(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル画像を視覚的に暗号化する画像暗号化装置であって、
前記デジタル画像において処理対象である暗号化領域を指定する暗号化領域指定手段と、
前記指定された暗号化領域を複数の小領域に分割する小領域分割手段と、
該分割された各小領域を複数の微小領域に分割する微小領域分割手段と、
該分割された各微小領域に関して個別に又は該複数の微小領域の間で相互に画像変換を行う微小領域画像変換手段と、
該画像変換が行われた各微小領域を含む前記各小領域を暗号鍵に基づいて並び替える小領域並べ替え手段と、
前記暗号化領域中の前記各小領域の位置を特定するために、前記各小領域中の画素値を変換して暗号化画像を得る画素値変換手段と、
を含むことを特徴とする画像暗号化装置。
【請求項２】
デジタル画像を視覚的に暗号化する画像暗号化装置であって、
前記デジタル画像において処理対象である暗号化領域を指定する暗号化領域指定手段と、
該指定された暗号化領域を複数の微小領域に分割する微小領域分割手段と、
該分割された各微小領域に関して個別に又は該複数の微小領域の間で相互に画像変換を行う微小領域画像変換手段と、
該画像変換が行われた各微小領域を含む前記暗号化領域を複数の小領域に分割する小領域分割手段と、
該各小領域を暗号鍵に基づいて並び替える小領域並べ替え手段と、
前記暗号化領域中の前記各小領域の位置を特定するために、前記各小領域中の画素値を変換する画素値変換手段と、
を含むことを特徴とする画像暗号化装置。
【請求項３】
前記微小領域画像変換手段は、前記各微小領域について、該各微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行することにより、前記各微小領域に関して個別に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項４】
前記微小領域画像変換手段は、前記複数の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記複数の微小領域の間で相互に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項５】
前記微小領域画像変換手段は、前記各微小領域について、該各微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行すると共に、前記複数の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記各微小領域に関して個別に及び前記複数の微小領域の間で相互に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１又は２の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項６】
前記微小領域画像変換手段は、前記各画像変換を複数回実行する、
ことを特徴とする請求項３乃至５の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項７】
前記小領域並べ替え手段は、前記小領域分割手段によって分割された複数の前記小領域と、該各小領域が含まれる前記暗号化領域とは別の既に暗号化が行われた前記暗号化領域内の各小領域を、前記暗号鍵に基づいて並べ替える、
ことを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項８】
前記小領域分割手段は、前記暗号化領域を矩形以外の複数の小領域に分割する、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項９】
請求項１の暗号化装置によって暗号化された暗号化画像を復号化する画像復号化装置であって、
前記暗号化画像から暗号化領域を検出する暗号化領域検出手段と、
該検出された暗号化領域内の複数の小領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、
該検出された各小領域中の画素値を暗号化時における画素値の変換前の画素値へと復元する画素値復元手段と、
該復元が行われた各小領域を、復号鍵を用いて、並び替えられる前のデジタル画像内における各位置に並び替える小領域並べ替え手段と、
該並び替え後の各小領域を複数の微小領域に分割する微小領域分割手段と、
該分割された各微小領域に関して暗号化時における画像変換と逆の画像変換を行って復元された画像を得る微小領域画像逆変換手段と、
を含むことを特徴とする画像復号化装置。
【請求項１０】
請求項２の暗号化装置によって暗号化された暗号化画像を復号化する画像復号化装置であって、
前記暗号化画像から暗号化領域を検出する暗号化領域検出手段と、
該検出された暗号化領域内の複数の小領域の位置を検出する暗号化位置検出手段と、
該検出された各小領域中の画素値を暗号化時における画素値の変換前の画素値へと復元する画素値復元手段と、
該復元が行われた各小領域を、復号鍵を用いて、並び替えられる前のデジタル画像内における各位置に並び替える小領域並べ替え手段と、
該並び替え後の各小領域を合わせて得られる画像を暗号化時と同様にして複数の微小領域に分割する微小領域分割手段と、
該分割された各微小領域に関して暗号化時における画像変換と逆の画像変換を行って復元された画像を得る微小領域画像逆変換手段と、
を含むことを特徴とする画像復号化装置。
【請求項１１】
デジタル画像を視覚的に暗号化する画像暗号化装置であって、
前記デジタル画像において処理対象である暗号化領域を指定する暗号化領域指定手段と、
該指定された暗号化領域を複数の第１の微小領域に分割する第１の微小領域分割手段と、
該分割された各第１の微小領域に関して個別に又は該複数の第１の微小領域の間で相互に画像変換を行う第１の微小領域画像変換手段と、
該第１の微小領域画像変換手段により該画像変換が行われた各第１の微小領域を含む前記指定された暗号化領域を複数の小領域に分割する小領域分割手段と、
該分割された各小領域を複数の第２の微小領域に分割する第２の微小領域分割手段と、
該分割された各第２の微小領域に関して個別に又は該複数の第２の微小領域の間で相互に画像変換を行う第２の微小領域画像変換手段と、
該第２の微小領域画像変換手段により該画像変換が行われた各第２の微小領域を含む前記各小領域を暗号鍵に基づいて並び替える小領域並べ替え手段と、
前記暗号化領域中の前記各小領域の位置を特定するために、前記各小領域中の画素値を変換して暗号化画像を得る画素値変換手段と、
を含むことを特徴とする画像暗号化装置。
【請求項１２】
前記第１の微小領域画像変換手段は、前記各第１の微小領域について、該各第１の微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行することにより、前記各第１の微小領域に関して個別に画像変換を行い、前記第２の微小領域画像変換手段は、前記各第２の微小領域について、該各第２の微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行することにより、前記各第２の微小領域に関して個別に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１１項に記載の画像暗号化装置。
【請求項１３】
前記第１の微小領域画像変換手段は、前記複数の第１の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記複数の第１の微小領域の間で相互に画像変換を行い、前記第２の微小領域画像変換手段は、前記複数の第２の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記複数の第２の微小領域の間で相互に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像暗号化装置。
【請求項１４】
前記第１の微小領域画像変換手段は、前記各第１の微小領域について、該各第１の微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行すると共に、前記複数の第１の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記複数の第１の微小領域に関して個別に及び前記複数の第１の微小領域の間で相互に画像変換を行い、前記第２の微小領域画像変換手段は、前記各第２の微小領域について、該各第２の微小領域内の前記デジタル画像データに対して、前記暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行すると共に、前記複数の第２の微小領域について、前記暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、前記複数の第２の微小領域に関して個別に及び前記複数の第２の微小領域の間で相互に画像変換を行う、
ことを特徴とする請求項１１に記載の画像暗号化装置。
【請求項１５】
前記第１および第２の微小領域画像変換手段は、前記各画像変換を複数回実行する、
ことを特徴とする請求項１２乃至１４の何れか１項に記載の画像暗号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、印刷物に印刷された情報やデジタル画像において、重要な情報等の画像の一部を視覚的に暗号化し、第三者への情報漏洩を防止する画像の暗号化および復号化の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
情報化社会が進む中で情報漏洩は深刻な問題となっており、情報漏洩を防止する技術の開発が望まれている。例えば、デジタルデータに関しては、第三者に情報が渡ってもその内容が把握されないように、デジタルデータを暗号化する技術が開発されており、情報漏洩を防ぐ有用な手段として既に利用されている。
【０００３】
一方で、紙媒体等に印刷された印刷物の情報漏洩を防ぐ技術はまだ十分に開発されておらず、デジタルデータと同様に印刷物からの情報漏洩を防止する技術の開発が急務となっている。
【０００４】
印刷物の情報漏洩対策が望まれる具体例として、商品購入時の請求書、クレジットカード番号や社会保険番号等の個人識別番号、病院のカルテ、学校の成績表、顧客名簿などがあり、本発明は例えばこれらの重要な部分を暗号化して情報漏洩を防ぐ技術として利用可能である。
【０００５】
従来の印刷物の暗号化および復号化を扱った公知例として、文書画像を複数のブロックに分割して並び替える方法（例えば、特許文献１）、ブロックの並び替えに加え分割ブロック毎に白黒反転およびミラー反転する方法（例えば、特許文献２）、ブロックの並び替えに加えブロックを回転させる方法（例えば、特許文献３）、暗号化画像に位置検出用の参照マークを付加し、復号時は、記録、スケーリング、回転、シフト、および欠損の少なくとも一つの処理のために参照マークを使用してブロック境界を検出する方法（例えば、特許文献４）がある。
【特許文献１】米国特許第４,４５９,６１１号
【特許文献２】特開平８−１７９６８９号公報
【特許文献３】特許第３６０９０９７号公報
【特許文献４】特表平９−５０４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
印刷物の暗号化を扱った公知例の手段をまとめると、下記のようになる。
手順１：入力画像の暗号化する領域を複数の小領域（ブロック）に分割する。
手順２：入力した暗号化鍵から得られるパラメータに基づき各ブロックの
並び替え（スクランブル処理）を行う。
【０００７】
手順３：各ブロックの位置を検出できるように画素値変換（例えば白黒反転）を行う。
また、復号化を扱った公知例の手段をまとめると、下記のようになる。
【０００８】
手順１：暗号化した領域を検出する。
手順２：暗号化した領域内のブロックを検出する。
手順３：入力した復号鍵から得られるパラメータに基づき各ブロックの並び替え
（逆スクランブル処理）を行う。
【０００９】
特に印刷物の暗号化では、印刷やスキャナ等でゆがみが発生した場合でも綺麗に画像を復号できるように暗号化した領域内のブロックを正しく検出する必要がある。
ブロックサイズが大きい場合、復号化時に暗号化領域のブロックの検出はしやすくなるが、ブロック間のエッジの繋がりから暗号化した情報が推測される可能性がある。公知例では上述の問題について検討されていなかった。例えば、図２１では画像２１０１を横４ブロック縦３ブロックの１２ブロックに分割し、各ブロックを入れ替えて暗号化画像２１０２を作成しているが、ブロック間のエッジの繋がり具合から例えば元画像の一部２１０３を推定することが可能である。
【００１０】
上記現象を防ぐためにはブロックサイズを小さくすればよい。しかし、ブロックサイズを非常に小さくすると、印刷した暗号化画像からのブロック検出が困難になる。例えば、図２２は画像２２０１を１×１画素をブロック単位としてスクランブルおよび画素反転を行って暗号化画像２２０２を作成した例を示している。暗号化画像２２０２は、ブロック間のエッジの繋がり具合から暗号化情報を推測することはほぼ不可能であるが、一度印刷してしまうとゆがみやにじみが発生するため、ブロックサイズが非常に小さい場合、復号化処理におけるブロック検出が技術的に非常に困難となる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の課題は、より安全な紙文書の暗号化を行うために、ブロックサイズが大きい場合および小さい場合に発生する問題を同時に解決することにある。
本発明は上記問題を鑑みて発明されたものであり、ブロック単位でのスクランブル処理に加え、ブロック間のエッジの繋がり具合から暗号化された情報の推定を防ぐために、ブロックまたはブロック以外の領域をより小さな単位（サブブロック単位）に分割し、それぞれのサブブロック単位で回転、鏡映等の画像変換、およびスクランブル処理を行う。また、復号時における暗号化領域の位置検出は従来と同様にブロック単位で行うため、ブロックを小さくすることで発生するブロック検出の困難さを克服し、従来と同様に様々な画像に対して暗号処理および復号処理が可能である。
【００１２】
すなわち、本発明の第１の態様は、デジタル画像を視覚的に暗号化する画像暗号化装置を前提として、以下の構成を有する。
暗号化領域指定手段（１０１）は、デジタル画像において処理対象である暗号化領域を指定する。
【００１３】
小領域分割手段（１０２／Ｓ２０１）は、指定された暗号化領域を複数の小領域に分割する。
微小領域分割手段（１０２／Ｓ２０２）は、その分割された各小領域を複数の微小領域に分割する。
【００１４】
微小領域画像変換手段（１０２／Ｓ２０３）は、その分割された各微小領域に関して個別に又は相互に画像変換を行う。
小領域並べ替え手段（１０２／Ｓ２０４）は、その変換が行われた各小領域を暗号鍵に基づいて並び替える。
【００１５】
画素値変換手段（１０３）は、暗号化領域中の各小領域の位置を特定するために、各小領域中の画素値を変換して暗号化画像を得る。
本発明の第２の態様は、本発明の第１の態様の画像暗号化装置に対応する画像復号化装置として、以下の構成を有する。
【００１６】
暗号化領域検出手段（１６０１）は、暗号化画像から暗号化領域を検出する。
暗号化位置検出手段（１６０２）は、その検出された暗号化領域内の複数の小領域の位置を検出する。
【００１７】
画素値復元手段（１６０３）は、その検出された各小領域中の画素値を暗号化時における変換前の画素値へと復元する。
小領域並べ替え手段（１６０４／Ｓ１７０１）は、その復元が行われた各小領域を、復号鍵を用いて、並び替えられる前のデジタル画像内における各位置に並び替える。
【００１８】
微小領域分割手段（１６０４／Ｓ１７０２）は、その並び替え後の各小領域を複数の微小領域に分割する。
微小領域画像逆変換手段（１６０４／Ｓ１７０３）は、その分割された各微小領域に関して暗号化時における画像変換と逆の画像変換を行って復元された画像を得る。
【００１９】
本発明の第３の態様は、デジタル画像を視覚的に暗号化する画像暗号化装置を前提として、以下の構成を有する。
暗号化領域指定手段は、デジタル画像において処理対象である暗号化領域を指定する。
【００２０】
微小領域分割手段は、その指定された暗号化領域を複数の微小領域に分割する。
微小領域画像変換手段は、その分割された各微小領域に関して個別に又は相互に画像変換を行う。
【００２１】
小領域分割手段は、その変換が行われた暗号化領域を複数の小領域に分割する。
小領域並べ替え手段は、その各小領域を暗号鍵に基づいて並び替える。
画素値変換手段は、暗号化領域中の各小領域の位置を特定するために、各小領域中の画素値を変換する。
【００２２】
本発明の第４の態様は、本発明の第２の態様の画像暗号化装置に対応する画像復号化装置として、以下の構成を有する。
暗号化領域検出手段は、暗号化画像から暗号化領域を検出する。
【００２３】
暗号化位置検出手段は、その検出された暗号化領域内の複数の小領域の位置を検出する。
画素値復元手段は、その検出された各小領域中の画素値を暗号化時における変換前の画素値へと復元する。
【００２４】
小領域並べ替え手段は、その復元が行われた各小領域を、復号鍵を用いて、並び替えられる前のデジタル画像内における各位置に並び替える。
微小領域分割手段は、その並び替え後の各小領域を合わせて得られる画像を暗号化時と同様にして複数の微小領域に分割する。
【００２５】
微小領域画像逆変換手段は、その分割された各微小領域に関して暗号化時における画像変換と逆の画像変換を行って復元された画像を得る。
上述の第１〜第４の態様の構成において、微小領域画像変換手段は、各微小領域について、その各微小領域内のデジタル画像データに対して、暗号鍵に基づいて、回転、鏡映、又は可逆的若しくは非可逆的演算のうち何れか１つ又は複数の演算を実行することにより、各微小領域に関して個別に変換を行うように構成することができる。
【００２６】
または、微小領域画像変換手段は、各微小領域について、暗号鍵に基づいて相互に並び替えを実行することにより、各微小領域に関して相互に変換を行うように構成することができる。
【００２７】
あるいは、微小領域画像変換手段は、上記個別、相互の変換の双方を行うように構成することができる。
さらには、微小領域画像変換手段は、上記各変換を複数回実行するように構成することができる。
【００２８】
上述の第１〜第４の態様の構成において、小領域並べ替え手段は、小領域分割手段によって分割された複数の小領域と、その各小領域が含まれる暗号化領域とは別の既に暗号化が行われた暗号化領域内の各小領域を、暗号鍵に基づいて並べ替えるように構成することができる。
【００２９】
また、小領域分割手段は、暗号化領域を矩形以外の複数の小領域に分割するように構成することができる。
【発明の効果】
【００３０】
上述の本発明の態様の構成によれば、ブロック単位（小領域）よりも小さな単位（微小領域）で画像変換、およびスクランブル処理を行うことで、ブロック間のエッジの繋がり具合から暗号化情報を推測しにくくなりセキュリティが向上する。
【００３１】
また、上述の本発明の態様の構成によれば、ブロック単位よりも小さな単位で処理を行うが、位置検出はブロック単位で行うため、従来方法と同じ精度のブロック位置検出手法が適用できる。
【００３２】
更に、上述の本発明の態様の構成によれば、画素変換を可逆変換および非可逆変換にすることで、ビット一致が必要な場合、よりセキュリティ強度を高くしたい場合など、様々な用途に応じた暗号化画像を作成可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。
以下の説明では白黒画像を例として説明しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば赤色成分、緑色成分、青色成分それぞれについて処理を行うことで、カラー画像においても適用可能である。
【００３４】
図１は、暗号化処理を実行する本発明の実施形態の機能ブロック図である。この構成は例えば、中央演算処理装置、主記憶装置、外部記憶装置、バス等を有する一般的な構成のコンピュータが、外部記憶装置及び主記憶装置に記憶された制御プログラムを実行する動作として実現される。
【００３５】
暗号化領域指定手段１０１は、画像入力手段１０４に入力された入力画像から暗号化する領域を指定する。
図３は暗号化領域を指定する例を示す図である。すなわち、暗号化領域指定手段１０１は、図３に示すように、暗号化したい領域を含むデジタル画像（入力画像）３０１から、暗号化領域３０２を指定する。この領域が後述する画像変換手段１０２および画素値変換手段１０３の処理により、処理画像３０３に変換され、デジタル画像が変換画像を含む暗号化画像３０４に変換される。暗号化領域の指定方法は、例えばマウス等の入力手段により領域座標を直接指定しても良いし、テンプレートとして暗号化したい領域座標を事前設定しておいても構わない。
【００３６】
画像変換手段１０２は、暗号化領域指定手段１０１において選択された暗号化領域および暗号鍵入力手段１０５で入力された暗号鍵を用いて、暗号化する領域の画像を視覚的に
変換する。ここで、暗号鍵は例えば、後述する数１式における２つの素数である「ｐ」と「ｑ」を決定するものである。暗号鍵入力手段１０５は、図４に示すように暗号鍵として数値や文字列（あるいは数値や文字列をバイナリ表現した情報）を受け付ける。
【００３７】
図２は、画像変換手段１０２における処理例を示す動作フローチャートである。
画像変換手段１０２では、まず暗号化領域が複数の小領域（ブロック）に分割する（S201）。図５の画像５０２は画像５０１をブロック分割した例である。なお、画像５０２ではブロックを視覚しやすいようにブロック境界に黒線を引いているが、実際の処理では黒線を引く処理は行われない。
【００３８】
次に、暗号化領域の各ブロック内を複数の微小領域（サブブロック）に分割し（S202）、それぞれのサブブロックについて画像変換処理を行う（S203）。画像変換の結果、画像５０３が作成される。
【００３９】
次に、各ブロックが前記暗号鍵に基づいて並び替えるスクランブル処理を行う（S204）。前記並び替え方法は暗号鍵により決定される。
なお、本実施形態ではスクランブル処理前にサブブロックの画像変換処理を行っているが、サブブロックの画像変換処理はスクランブル処理後でも構わないし、スクランブル処理前とスクランブル処理後で複数回画像変換処理を行っても構わない。
【００４０】
以上の処理により画像５０１から暗号化画像５０４（図５）が作成される。
図６は画像変換手段１０２におけるスクランブル処理の一例を示す図である。図６では、暗号化領域６０１を横４ブロック、縦３ブロックの合計１２ブロックに分割した画像６０２について、それぞれのブロックには左上から右下に向かって１から１２の番号を対応させてスクランブル処理を行う。スクランブル処理の具体例としては、暗号鍵からブロックの変換テーブルを作成する。例えば、変換前に対応するブロック番号をｘ、変換後に対応するブロック番号をｙとすると、スクランブルによるブロックの変換式は、下記数１式で表される。
【数１】
0005309654.tif 000002
【００４１】
ここで、ｐとｑは暗号鍵により決定される素数である。例えば、暗号鍵により、ｐ＝７、ｑ＝１３と決定した場合、ｘとｙの値は表１の変換テーブルのようになる。
【表１】
0005309654.tif 000003
【００４２】
例えば、ｘ＝１のときｙ＝７であるので、ブロック番号１に対応するブロックの場所へブロック番号７に対応するブロックを移動させる。図７はスクランブル処理前のブロック位置７０１とスクランブル処理後のブロック位置７０２を示している。全てのブロック番号に対し入れ替え操作を行うことで暗号化領域６０２を並び替えた画像６０３を作成することができる。
【００４３】
次に、サブブロックによる画像変換について説明する。図８は、本実施形態におけるサブブロックの画像変換例を示している。まず、画像８０１を複数のブロックに分割し、ブロックを複数のサブブロックに分割する。例としてブロック８０２を取り出し横２ブロック、縦２ブロックのサブブロックに分割し、それぞれのサブブロックを回転させたブロック８０３を作成し、変換画像８０４を作成する。以上の操作を全てのブロックに対して行った後にブロックのスクランブルを行う。このようにサブブロックでの処理を追加することで、従来のブロックのみでスクランブルした場合よりもブロック同士のエッジの繋がり具合から隣接するブロックを推定することは困難となる。
【００４４】
また、画像変換するサブブロックは暗号鍵に基づいて回転、鏡映（ミラーリング）や可逆的な論理演算など、様々な画像変換を行うことができる。例えば、図９のブロック９０１をサブブロックに分割し、それぞれのサブブロックを鏡映処理として上下反転および左右反転することでブロック９０２や、隣接するブロック同士を排他的論理和演算したブロック９０３が作成可能である。もちろん、サブブロック毎に上記処理を組み合わせても構わない。
【００４５】
画像変換は非可逆な変換であっても構わない。図１０は、非可逆的な演算による画像変換の例を示している。例えば、複数のブロックに分割した画像１００１からブロック１００２を取り出し、ブロック中のサブブロックに対して縮小処理を行いブロック１００３を作成し、変換画像１００４を作成する。ただし、非可逆的な演算を用いた場合は元画像を完全に復号することは不可能となる。
【００４６】
また、本発明の他の実施形態として、画像変換手段１０２（図１）でブロックを複数のサブブロックに分割し、複数のサブブロックに対してスクランブル処理を行っても構わない。図１１は、サブブロックでスクランブルを行った例を示す図である。例では、ブロック分割した画像１１０１から取り出したブロック１１０２を複数のサブブロックに分割し、サブブロックに対してスクランブル処理を行い、ブロック１１０３および変換画像１１０４を作成している。サブブロックのスクランブルにより、ブロックのエッジ部分が破壊されるため、ブロック間のエッジの繋がり具合から暗号化情報を推定することが非常に困難となる。もちろん、サブブロックのスクランブルと前記サブブロックの画像変換は同時に行うことも可能である。
【００４７】
また、図８乃至図１１の例および図２の処理例では、ブロックを分割してサブブロックを作成していたが、サブブロックはブロックと独立して作成しても良い。例えば図１２のように、ブロック分割した画像１２０１の任意領域１２０２を単位としてサブブロック分割を行うこともできる。ただし、サブブロックはブロックよりも小さくする必要がある。
【００４８】
もちろん、図８乃至図１１で示したブロック内部のサブブロック分割と、図１２で示したブロック以外の領域でのサブブロック分割を同時に使用しても構わない。例えば、ブロック内部で第１のサブブロック分割を行い、それぞれのサブブロックに対して画像変換を行い、その後に、ブロック以外の領域で第２のサブブロック分割を行いサブブロックのスクランブル処理を行っても構わない。また、サブブロックの画像処理やスクランブルを、サブブロックの大きさを変更して複数回行っても構わない。ただし、サブブロックの処理方法は、暗号化処理と後述する復号化処理で一致するように事前にパラメータ等で設定する必要がある。
【００４９】
次に、図１の画素値変換手段１０３について説明する。本実施形態ではブロックサイズよりも小さいサブブロックを利用して画像変換およびスクランブルを行っているが、「発明が解決しようとする課題」にて指摘したように、印刷後の暗号化画像に対して小さなブロックを検出することは技術的に困難である。したがって、従来と同様にブロック単位で
位置検出が行えるように、全てまたは一部のブロックに対し、ブロック内の画素値を変換する。具体的には、ブロック内の一部分である極小領域を縦、横一定の周期で画素値変換する。図１３は、画素値変換手段１０３の処理例を示す図である。画像変換手段１０２で変換された変換画像１３０１のブロック内の極小領域に対して画素値を変換し、処理画像１３０２を生成する。以下では画素値変換されたブロック内の極小領域を「境界マーカ」と呼ぶ。
【００５０】
このような画素値変換により、暗号化画像を印刷して復号する再に、境界マーカを検出することで暗号化領域内のブロック詳細な位置を知ることができる。さらに、画素値変換を極小領域に限定することで、印刷時の黒画素によるインクにじみを抑制し、復号画像を綺麗にすることができる。
【００５１】
以上の処理を行うことで、暗号化領域指定手段１０１で指定された暗号化領域が暗号化された画像が、図１の暗号化画像出力手段１０６で出力される。暗号化画像は、出力としてプリンタ等で印刷しても良いし、そのまま電子データとして保存しても良い。さらに前記暗号化画像の他の領域を暗号化したい場合は、前記暗号化画像を画像入力手段１０４に再入力し、上述の暗号化方式を繰り返し行っても構わない。
【００５２】
また、上述の暗号化処理においてブロックを矩形として説明してきたが、矩形にこだわる必要は無く、スクランブル前後で暗号化領域の大きさが変化しなければどのような領域であっても構わない。例えば図１４の１４０１で示したような三角形を用いることも可能である。また図１４の１４０２で示したような形や大きさの異なるブロックを混在させることもできる。
【００５３】
さらに、本発明の他の実施形態によると、前記画像変換手段１０２のスクランブル処理において、前記暗号化領域内のブロックと、既に暗号化処理が行われた暗号化領域内のブロックにして、暗号鍵に基づいてスクランブル処理を行うことも可能である。図１５は複数の暗号化領域にまたがったスクランブル例を示している。暗号化領域指定手段１０１により選択された暗号化領域１５０１と事前に暗号化処理を行った暗号化領域１５０２を合成し、一つの暗号化領域１５０３としてブロックのスクランブルを行い、暗号化画像１５０４を作成する。暗号化画像１５０４は暗号化画像１５０５および暗号化画像１５０６に分割しそれぞれの新たな暗号化領域とする。このように、複数の暗号化領域にまたがったスクランブルを行うことで、一つの暗号化領域の情報だけでは完全に情報を復元することが不可能となる。
【００５４】
合成する暗号化領域は２つ以上であっても構わないし、合成する暗号化領域は同じ画像内に存在していても別の画像内に存在していても構わない。また、図１５の例では、暗号化していない領域と既に暗号化した領域の合成した例を示したが、もちろん暗号化されていない領域同士や既に暗号化された暗号化領域同士を合成しても構わない。
【００５５】
以上のような処理を行う場合、画像入力手段１０４および暗号化領域指定手段１０１は複数の領域指定を行えるようにするのが望ましい。
次に、復号化方式の説明を行う。
【００５６】
図１６は、復号化処理を実行する本発明の実施形態の機能ブロック図である。暗号化処理の場合と同様に、この構成は例えば、中央演算処理装置、主記憶装置、外部記憶装置、バス等を有する一般的な構成のコンピュータが、外部記憶装置及び主記憶装置に記憶された制御プログラムを実行する動作として実現される。
【００５７】
暗号化領域検出手段１６０１は、画像入力手段１６０５から入力した暗号化画像から暗
号化領域を検出する。
暗号化領域の検出方法としては画像処理を用いる方法がある。例えば、図１８のように暗号化画像１８０１の暗号化領域１８０２の境界マーカは小領域中に存在しているため、暗号化画像１８０５を周波数解析すると、暗号化領域内の境界マーカの周期に対応した箇所１８０４が強くなる傾向にあり、他の周期性の弱い領域１８０３と区別して、暗号化領域を検出することができる。
【００５８】
暗号化領域の検出方法としてはマウス等の入力装置で暗号化領域を直接指定しても良いし、テンプレートとして事前設定しておいた暗号化領域の情報を使用しても構わない。
次に、図１６の暗号化位置検出手段１６０２は、暗号化領域検出手段１６０１により検出された暗号化領域内の複数の小領域（ブロック）の正確な位置を検出する。図１９は、暗号化領域における境界マーカを用いたブロックの位置検出の例を示す図である。例えば、暗号化領域検出手段１８０１で検出した暗号化領域１９０１と、暗号化領域１９０１にメディアンフィルタ（ある画素とその近傍画素の中央値を出力するフィルタ）をかけた処理画像１９０２との差分画像１９０３を作成する。境界マーカは極小領域の画素値を変更しているため、メディアンフィルタを掛けることで境界マーカ領域が取り除かれる。したがって前記暗号化領域１９０１と処理画像１９０２の差分画像１９０３にはメディアンフィルタで取り除かれた境界マーカが表れる。境界マーカは一定周期で表れるため、差分画像１９０３の列要素のヒストグラム１９０４を取ると、一定周期で値が高くなる部分、つまり境界マーカの横座標が検出できる、同様に、差分１９０３の各行のヒストグラムを取ることで、境界マーカの縦座標を検出することができる。このように、境界マーカを検出することでブロックの正確な位置を検出することができる。
【００５９】
図１６の画素値復元手段１６０３は、ブロック内の変換された画素値を変換前の画素値へと復元する。例えば、変換方法が画素値反転であれば画素値反転を行う。変換された画素値が極小領域であれば、画像復元として画像補間を行っても構わない。画像補間の例としては、下記数２式に示されるような、領域からの距離で重み付けした平均値を用いて画像補間を行っても良い。
【数２】
0005309654.tif 000004
【００６０】
例えば、図２０に示すように、境界マーカの画素値とその近傍画素の画素値が画素Ａ、画素Ｂ、画素Ｃ、画素Ｄで示される場合、画像Ａと画像Ｂおよび画像Ａと画像Ｃとの距離を１、画像Ａと画像Ｄとの距離を２と定義して、Ａ＝（２Ｂ＋２Ｃ＋Ｄ）／５を補間された画素値としてもよい。暗号化画像を印刷してスキャンした画像を復号する場合、画素値反転では完全に元の画素値に復元することは難しいため、画像補間は有効である。
【００６１】
図１６の画像逆変換手段１６０４は、復号鍵入力手段１６０６によって入力された復号鍵を用いて暗号化領域の復号を行う。図１７は、画像逆変換手段１６０４における処理例を示す動作フローチャートである。
【００６２】
まず、暗号化位置検出手段１６０３によって検出された小領域（ブロック）に対して、復号鍵を用いて、並び替えられる前の画像内における当該ブロックそれぞれの位置に並び替え（逆スクランブル処理）を行う（S1701）。
【００６３】
次に、各ブロックを微小領域（サブブロック）に分割し（S1702）、それぞれのサブブ
ロックについて画像逆変換処理を行う（S1703）。
以上の処理により、復号画像を生成する。
【００６４】
図１７の処理例では、ブロックを分割してサブブロックを作成しているが、暗号化処理と同様に、サブブロックの分割はブロックと独立していても構わない。ただし、前述の通りサブブロックの処理方法は暗号化処理と復号化処理で一致するように事前にパラメータ等で設定する必要がある。
【００６５】
逆スクランブルの例としては、画像変換手段１０２の説明において使用した例、つまり、暗号化位置検出手段１６０２により検出されたブロックが横４個、縦３個の合計１２個の場合を利用して説明すると、図７に示すように、「ｘ＝１」のとき「ｙ＝７」となる。このため、画像逆変換手段１６０７は、暗号化画像におけるブロック「１」の位置にあるものが、ブロック「７」に対応するものであると判別し、並び替える。
【００６６】
ここで、画像逆変換手段１６０４でのブロックの並び替え方法は復号鍵により一意に決定されるため、復号鍵入力手段１６０６により入力された復号鍵が正しい場合に限り、暗号化画像を適切に並び替え、暗号化方式による暗号化で隠された情報を復元する。
【００６７】
また、サブブロックの画像変換方法、および並べ替え方法も復号鍵により一意に決定される。例えば、暗号化時と逆の方向に回転・鏡映を行う。したがって、復号鍵入力手段１６０６により入力された復号鍵が正しい場合に限り、正しい情報を復元することができる。
図１６の復元化画像出力手段１６０７は、画素値復元手段１６０３や画像逆変換手段１６０４により処理された復号画像を出力する。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】暗号化処理を実行する本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【図２】画像変換手段の処理例を示す動作フローチャートである。
【図３】暗号化領域の指定例を示す図である。
【図４】暗号鍵の一例を示す図である。
【図５】画像変換手段の処理例を示す動作説明図である。
【図６】小領域のスクランブル例を示す図である。
【図７】暗号鍵を用いた変換テーブル例を示す図である。
【図８】回転による画像変換例を示す図である。
【図９】可逆的な演算による画像変換例を示す図である。
【図１０】非可逆的な演算による画像変換例を示す図である。
【図１１】微小領域のスクランブル例を示す図である。
【図１２】微小領域の作成例を示す図である。
【図１３】画素値変換手段の処理例を示す図である。
【図１４】矩形以外の小領域分割例を示す図である。
【図１５】複数の暗号化領域によるスクランブル例を示す図である。
【図１６】復号化処理を実行する本発明の実施形態の機能ブロック図である。
【図１７】画像逆変換手段の処理例を示す動作フローチャートである。
【図１８】暗号化領域検出例を示す図である。
【図１９】暗号化位置検出例を示す図である。
【図２０】画素の補間例を示す図である。
【図２１】従来方法の第１の問題点を示す図である。
【図２２】従来方法の第２の問題点を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０１  暗号化領域指定手段
１０２  画像変換手段
１０３  画素値変換手段
１０４  画像入力手段
１０５  暗号鍵入力手段
１０６  暗号化画像出力手段
１６０１  暗号化領域検出手段
１６０２  暗号化位置検出手段
１６０３  画素値復元手段
１６０４  画像逆変換手段
１６０５  画像入力手段
１６０６  復号鍵入力手段
【図１０】
0005309654.tif 000005
【図１５】
0005309654.tif 000006
【図１６】
0005309654.tif 000007
【図１７】
0005309654.tif 000008
【図２１】
0005309654.tif 000009
【図２２】
0005309654.tif 000010
【図１】
0005309654.tif 000011
【図２】
0005309654.tif 000012
【図３】
0005309654.tif 000013
【図４】
0005309654.tif 000014
【図５】
0005309654.tif 000015
【図６】
0005309654.tif 000016
【図７】
0005309654.tif 000017
【図８】
0005309654.tif 000018
【図９】
0005309654.tif 000019
【図１１】
0005309654.tif 000020
【図１２】
0005309654.tif 000021
【図１３】
0005309654.tif 000022
【図１４】
0005309654.tif 000023
【図１８】
0005309654.tif 000024
【図１９】
0005309654.tif 000025
【図２０】
0005309654.tif 000026